JP3202641B2 - 太陽電池装置 - Google Patents

太陽電池装置

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JP3202641B2
JP3202641B2 JP04937597A JP4937597A JP3202641B2 JP 3202641 B2 JP3202641 B2 JP 3202641B2 JP 04937597 A JP04937597 A JP 04937597A JP 4937597 A JP4937597 A JP 4937597A JP 3202641 B2 JP3202641 B2 JP 3202641B2
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治寿 橋本
正明 亀田
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、太陽電池装置、
特に窓やビルの壁面等に設置する太陽電池装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、太陽電池の変換効率の改善並びに
低コスト化にともない、電力用への応用が広がってい
る。電力用太陽電池装置は、地面や建物の屋上など平地
に太陽電池セル或いは太陽電池モジュールなどの太陽電
池装置を固定するための架台を置き、太陽電池装置の光
入射面と地面のなす角度を緯度と等しくなるように傾け
て設置し、日中最も光量の多くなる真昼頃の太陽光を太
陽電池装置内部に有効に取り込むような方法が採られて
いる。
【0003】太陽電池装置の設置場所の関係から上記し
た平地以外にも、ビルの壁面や窓、高速道路の遮音壁な
ど地面とは垂直又は少しの傾きをもって太陽電池装置を
設置するケースが増えてきている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、太陽
電池装置をビルの壁面等に設置すると、光入射面が地面
とほぼ垂直に取り付けられることになる。このため、日
中最も照射光量の多くなる真昼頃の太陽の光を太陽電池
内部に有効に取り込むことができず出力の低下を招くと
いう問題があった。
【0005】この発明は、上述した従来の問題点を解決
するためになされたものにして、地面と垂直または少し
の傾きを持って設置される太陽電池装置において、太陽
光を有効に内部に取り込める太陽電池装置を提供するこ
とをその目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、光電変換素
子の光入射側に透明基板が配置され、地面と垂直または
少しの傾きを持って設置されてなる太陽電池装置であっ
て、前記透明基板は内部に他の部分とは屈折率が異なる
帯状部分が形成され、この帯状部分の面と透明基板の入
射側の主面とのなす角度が太陽電池装置の設置場所の緯
度にほぼ等しく形成されていることを特徴とする。
【0007】上記のように構成することで、真昼頃の太
陽光を帯状部分で屈折させると共に、帯状部分の界面で
反射させ、光電変換素子に、屈折させた光と反射光を入
射させることができる。このため、光電変換素子に入射
させる光量が増大し、変換効率を向上させることができ
る。
【0008】また、前記帯状部分の間隔sは、透明基板
の厚さをd、緯度をθ、太陽電池装置の設置される垂直
方向からの角度をαとしたとき、s=d/tan(θ+
α)であることを特徴とする。
【0009】上記のように間隔を設定することで、ある
帯状部分で反射した光が隣接する帯状部分に遮られず入
射する。このため最も照射光量の多くなる真昼頃の太陽
光の有効利用を図ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き図面を参照して説明する。図1は、この発明の太陽電
池装置を地面に垂直なビルディング等の壁面に取り付け
た状態を示す概略断面図である。図2は、この発明の太
陽電池装置を地面に垂直なビルディング等の壁面に角度
(α)を傾斜させて取り付けた状態を示す概略断面図で
ある。
【0011】内部に半導体接合を有する非晶質シリコ
ン、結晶系シリコン、化合物半導体等を主材料とした光
電変換素子1の光入射側に透明基板としてのガラス板2
がエチレンビニールアセテート樹脂(EVA)などの接
着剤3により取り付けられている。また、光電変換素子
1の裏面側には、裏面支持部材4が設けられている。光
電変換素子1からの出力は、端子5,6により外部に取
り出される。
【0012】尚、光電変換素子1の材料として、非晶質
シリコンを用いる場合には、ガラス板2に直接光電変換
素子1を設け、接着剤3を不要にした基板一体型構造の
ものが多く用いられている。
【0013】さて、この発明に用いられるガラス板2
は、内部に他の部分とは屈折率が異なる帯状部分21が
形成された光入射角度制御機能を有する。即ち、このガ
ラス板2は、帯状部分21で入射する太陽光を屈折さ
ると共に、帯状部分の界面で反射させ、光電変換素子1
に、屈折させた光と反射光を入射させることができる。
このため、ガラス板2の帯状部分21は、太陽電池装置
を地面と垂直に設置する場合には、帯状部分21の面と
ガラス板2の入射側の主面とのなす角度を太陽電池装置
の設置場所の緯度(θ)にほぼ等しく形成している。
【0014】上記のように構成することで、最も照射光
量の多くなる真昼頃の太陽光を帯状部分21で屈折させ
ると共に、帯状部分の界面で反射させ、光電変換素子1
に、屈折させた光と反射光を入射させることができる。
このため、光電変換素子1に入射する光の量が増大し、
換効率を向上させることができる。
【0015】また、前記帯状部分21、21の間隔s
は、ガラス板の厚さをd、緯度をθ、としたとき、s=
d/tan(θ)になるように制御する。
【0016】上記のように帯状部分21、21の間隔を
設定することで、帯状部分21の界面で反射し、光電変
換素子1に入射した真昼頃の太陽光が隣接する帯状部分
21に遮られず入射する。この結果、最も照射光量の多
い真昼頃の太陽光の有効利用を図ることができる。
【0017】また、図2に示すように、太陽電池を壁面
より角度(α)設けて設置する場合には、帯状部分21
の面とガラス板2の入射側のなす角度を緯度(θ)に傾
斜した角度(α)を加算した角度に設定する。
【0018】また、前記帯状部分の間隔sは、ガラス板
2の厚さをd、緯度をθ、太陽電池の設置される垂直方
向からの角度をαとしたとき、s=d/tan(θ+
α)とする。
【0019】上記のように間隔を設定することで、ある
帯状部分21の界面で反射し光電変換素子1に入射した
が隣接する帯状部分21に遮られず入射する。真昼頃
の太陽光の有効利用を図ることができる。
【0020】次に、上記したこの発明のガラス板2の形
成方法について説明する。図1に示すガラス板2に相当
するガラスの光入射側の面に、太陽電池装置を設置する
場所の緯度(θ)とほぼ等しい角度で帯状部分21が形
成するように、イオンビームを斜めに照射する。
【0021】イオンビームとしては、アルゴン原子を加
速電圧10keVで加速し、ビーム径を約100μmと
し、ガラスの幅で走査させて帯状に照射する。このよう
にイオンビームを照射することにより、照射部の屈折率
は、照射しない部分の屈折率(1.50)に対して、照
射時間を調節することで、1.51(走査時間:1mm
/秒)から1.65(走査時間:0.1mm/秒で飽
和)にまで変化させることができる。帯状部分21と帯
状部分21の間隔sは、帯状部分21とガラス2の主面
とのなす角度をθとした場合、s=d/tanθとす
る。
【0022】表1にイオンビームの走査時間0.1mm
/秒で帯状部分21を形成した光入射角度を制御機能を
有するガラス板2を用い、光電変換素子1として非晶質
シリコンを用いた本発明の太陽電池装置と通常のガラス
板を用いた以外はこの発明と同じ条件の従来の太陽電池
装置を準備し、出力特性を測定した結果を示す。測定
は、ともに太陽電池の入射面が地面とは垂直になるよう
に設置し、帯状部分21の角度は緯度と同様35度とし
ている。
【0023】
【表1】 (セル面積:4800cm2、照射光:AM−1.5、100mW/cm2
【0024】上記した表1から明らかなように、本発明
による太陽電池装置では、入射した光は屈折率を変化さ
せた帯状部分21により屈折した光と界面で反射した光
が太陽電池装置の光電変換素子1に角度で入射する。
れにより、従来の太陽電池装置より入射光の有効利用が
図られ、出力電流が増大し、効率として約2%の向上が
みられた。
【0025】また、垂直から角度αだけ傾いた壁面の場
合、図2に示すように、帯状部分21の光入射面に対す
る角度を(θ+α)にしたときに、出力電流の増加が最
大になり、表1と同様の結果を得た。
【0026】また、上記した光入射角度制御機能をガラ
ス板に限らず、プラスティックスやアクリル板(厚さ3
mm)に施しても同様の効果が得られた。この場合、製
法は、ガラス板と同様に、イオンビームを照射したが、
加速電圧は1/10の1keVで十分であった。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、地面と垂直または少しの傾きを持って設置される太
陽電池装置であっても、日中最も照射光量が多くなる真
昼頃の太陽光を有効に利用することができるので、変換
効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の太陽電池装置を地面に垂直なビルデ
ィング等の壁面に取り付けた状態を示す概略断面図であ
る。
【図2】この発明の太陽電池装置を地面に垂直なビルデ
ィング等の壁面に角度(α)を傾斜させて取り付けた状
態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 光電変換素子 2 ガラス板 21 帯状部分 3 接着剤 4 裏面支持部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−120475(JP,A) 特開 平6−125106(JP,A) 特開 昭56−165365(JP,A) 実開 昭59−157096(JP,U) 実開 昭60−25162(JP,U) 実開 平4−107860(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04 - 31/078

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光電変換素子の光入射側に透明基板が配
    置され、地面と垂直または少しの傾きを持って設置され
    てなる太陽電池装置であって、前記透明基板は内部に他
    の部分とは屈折率が異なる帯状部分が形成され、この帯
    状部分の面と透明基板の入射側の主面とのなす角度が太
    陽電池装置の設置場所の緯度にほぼ等しく形成されてい
    ることを特徴とする太陽電池装置。
  2. 【請求項2】 前記帯状部分の間隔sは、透明基板の厚
    さをd、緯度をθ、太陽電池装置の設置される垂直方向
    からの角度をαとしたとき、 s=d/tan(θ+α) であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池装
    置。
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